JP2012186733A - 車載カメラシステム - Google Patents

Abstract

【課題】国際標準であるテスタ接続信号ＯＢＤ−ＩＩを使用して、保守点検等を行うために必要な画像のデータを送信することができる車載カメラシステムを提供する。
【解決手段】画像を撮像する撮像手段と、ＯＤＢ−ＩＩ接続線を用いて、テスト装置との間で情報通信を行う通信手段と、撮像手段により撮像された画像を所定画素数の区画分割を行い、分割された区画の画像毎に画像圧縮を行い、画像圧縮された区画の画像を通信手段を介してテスト装置へ送信する画像圧縮手段とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の周辺を監視する車載カメラシステムに関する。

従来から、車両周辺を撮像した映像を車両に設置された表示装置に表示するために、車両の周辺を撮像するカメラと、車両に設置された表示装置と、カメラで撮像した画像データをウェーブレット変換を利用して符号化または復号化する画像処理手段とを備え、車両の周辺を監視する車両周辺監視装置が知られている。近年、周辺情報の取得を目的として動画像を利用する車載カメラシステムの車両への搭載が増えている。このような車載カメラシステムによれば、運転席の左右にある障害物のために、進入しようとする交差点の左右の状況が視認できないときに、車両前方の画像を表示装置上に表示して、交差点の状況を確認することができる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−３０３４５０号公報

ところで、従来の車載カメラシステムにおいては、図１１に示すように、前方監視カメラユニットから出力された撮像画像を記録する際、撮像した画像をＮＳＴＣ（National Television System Committee）やＰＡＬ（Phase Alternating Line）などのアナログ映像信号形式により出力して、テスト装置（整備工場用検査機器）またはパソコンとキャプチャボードなどの組み合わせた機材によって、画像をキャプチャして保存することにより、車載カメラシステムの交換・取り付け時などの光軸調整や保守点検を行っていた。

しかしながら、従来の車載カメラシステムのようにＮＳＴＣやＰＡＬなどのアナログ映像信号形式により画像を取り出すとなると、カメラユニット内にＮＴＳＣやＰＡＬ信号に変換する専用デバイスまたは専用回路を搭載する必要があり、画像の取り込みのための機材を自動車メーカ標準のテスト装置ではなく、専用の信号取り込み治具を用意しなければならないなど、汎用性に欠けるという問題がある。信号接続には、現在国際標準であるテスタ接続信号ＯＢＤ−ＩＩ（On Board Diagnostic-2）を使用できることが望ましい。

しかしながら、国際標準のテスタ接続信号ＯＢＤ−ＩＩを使用して画像を送信する場合、テスタ接続信号ＯＢＤ−ＩＩの通信速度が遅いため、データ量が大きい画像を送信するためには、通信時間がかかりすぎ実用に向かないという問題がある。車載カメラシステムから出力する原画像をそのまま送信する場合、ＶＧＡサイズのモノクロＲＡＷ画像データでも３１８８１６ｂｙｔｅとなり、ＯＢＤ−ＩＩのＫ−Ｌｉｎｅ（通信速度＝１０．４ｋｂｐｓ）で送信すると、約６分７秒ほどかかり、テストを行うために多大な時間を要するという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、本格的な画像変換処理を行うにはリソースが不足している車載カメラユニットに対して、国際標準であるテスタ接続信号ＯＢＤ−ＩＩを使用して、保守点検等を行うために必要な画像のデータを送信することができる車載カメラシステムを提供することを目的とする。

本発明は、画像を撮像する撮像手段と、ＯＤＢ−ＩＩ接続線を用いて、テスト装置との間で情報通信を行う通信手段と、前記撮像手段により撮像された画像を所定画素数の区画分割を行い、前記分割された前記区画の画像毎に画像圧縮を行い、画像圧縮された前記区画の画像を前記通信手段を介して前記テスト装置へ送信する画像圧縮手段とを備えたことを特徴とする。

本発明は、前記画像圧縮手段による前記画像圧縮処理と、前記通信手段により圧縮画像の送信処理を並行して行うことを特徴とする。

本発明は、前記撮像手段は、車両の前方画像を撮像し、前記画像圧縮手段は、前記前方画像から少なくとも自車が走行している車線の路面と、監視すべき対象物が映っている部分が残るように、周囲をトリミングして得られた画像に対して画像圧縮を行うことを特徴とする。

本発明は、前記画像圧縮部は、ＪＰＥＧを用いて画像圧縮を行うことを特徴とする。

本発明によれば、国際標準であるテスタ接続信号ＯＢＤ−ＩＩを使用して、保守点検等を行うために必要な画像のデータをテスト装置に対して送信することができるという効果が得られる。

本発明の一実施形態における車両の外観を示す外観図である。 本発明の一実施形態による車載カメラシステムの構成を示すブロック図である。 図１に示す画像圧縮部４の処理動作を示す説明図である。 図１に示す画像圧縮部４の処理動作を示す説明図である。 図１に示す画像圧縮部４の処理動作を示す説明図である。 図１に示す画像圧縮部４の処理動作を示す説明図である。 図１に示す画像圧縮部４の処理動作を示す説明図である。 図１に示すカメラ２により撮像した原画像の一例を示す図である。 画像の圧縮率と転送時間の関係を示す説明図である。 図１に示す画像圧縮部４から出力する圧縮画像の一例を示す図である。 従来の車載カメラシステムの構成を示す外観図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態による車載カメラシステムを説明する。図１は同実施形態における車載カメラシステム（カメラユニット）を搭載した車両の外観を示す図である。この図において、符号１は、車両の前方画像を撮像するカメラユニットである。ここでは、カメラユニット１は、車両の前方画像を撮像する構成を示しているが、カメラユニット１が撮像する画像は車両前方の画像に限るものではなく、車両の側方、後方、さらには車両の室内であってもよい。符号６は、車両のテストを行うテスト装置であり、カメラユニット１から出力する画像の記録や画像の表示等を処理を行う。符号７、８は、カメラユニット１とテスト装置６とをＯＢＤ−ＩＩ接続線によって接続するためのサービス用コネクタである。車両側のサービス用コネクタ７は、車両に標準的に装備しているものを兼用する構成でもよい。

次に、図２を参照して、本発明の一実施形態による車載カメラシステムの詳細な構成を説明する。図２は、本発明の車載カメラシステムの構成を示すブロック図である。図２において、図１に示す構成と同一の部分には同一の符号を付して説明する。図２において符号１は、カメラユニットである。符号２は、カラーまたはモノクロの画像を撮像するカメラである。符号３は、カメラ２から出力する画像の１フレーム分を記憶するフレームバッファである。符号４は、フレームバッファ３に記憶されている１フレーム分の画像を画像圧縮して出力する画像圧縮部である。符号５は、カメラユニット１及び車両に搭載されているテスト対象の他の装置９１、９２と、テスト装置６との間において、ＯＢＤ−ＩＩ接続によって情報通信を行う通信部である。符号６は、車両に搭載されているカメラユニット１、他の装置９１、９２等の保守点検を行うテスト装置である。符号７は、通信部５と通信線によって接続され、ＯＢＤ−ＩＩを使用してテストを行うために車両側に設けられたサービス用コネクタである。符号８は、テスト装置６とＯＢＤ−ＩＩ接続線よって接続され、サービス用コネクタ７に装着するテスト装置６側のサービス用コネクタである。

次に、図２を参照して、図２に示す車載カメラシステムの動作を説明する。まず、作業車は、カメラユニット１の保守点検を行う際に、テスト装置６側のサービス用コネクタ８を車両に備えられたサービス用コネクタ７に接続する。そして、作業者がカメラユニット１の画像信号を取り込む指示をテスト装置６上において操作すると、テスト装置６は、カメラユニット１に対して、画像信号の送信要求を送信する。この送信要求は、通信部５を介して、カメラユニット１に通知される。これを受けて、カメラ２が動作し、画像の撮像を開始する。カメラ２から出力する画像は、１フレーム毎にフレームバッファ３に記憶される。フレームバッファ３に新たな画像が記憶されると、画像圧縮部４は、フレームバッファ３に記憶されている画像に対して画像圧縮処理を施し、圧縮された画像を通信部５を介してテスト装置６へ送信する。

ここで、画像圧縮部４の画像圧縮処理動作について説明する。画像圧縮部４は、ＪＰＥＧ（Joint Photographic Experts Group）を用いた画像圧縮を行う。ＪＰＥＧ画像圧縮機能は、ＪＩＳ−Ｘ４３０１やＣＣＩＴＴ Ｔ．８１（０９／９２）［ＩＴＵ］などにより規格化されているが、それらの規格を適用してそのまま画像圧縮部４に適用しようとすると、カメラユニット１のメモリリソースが不足するという問題がある。そこで、図３に示すように、転送したい画像１フレーム分を８×８画素の区画に分け、全画面に渡るハフマンテーブルの最適化などを省略し、かつリソースが必要とされる動的ハフマン圧縮を避け、画面左上から順次、完結したシンプルなＪＰＥＧ圧縮をすることで、リソース不足を解消する。

画像圧縮部４は、まず、フレームバッファ３に記憶されている画像を８×８画素に分割し、分割した８×８画素の輝度値ｙ_{ｏｒｇ ｊｉ}（≧０）から１２７を減算し（ｙ_ｊｉ＝ ｙ_{ｏｒｇ ｊｉ}−１２７）、（１）式により、全体を交流値（ゼロを中心としたプラスマイナスに分散した値）に変換したものに対し、離散コサイン変換（Discrete Cosine Transorm;DCT）を行う（図４参照）。離散コサイン変換処理については公知であるため、ここでは詳細な説明を省略する。

次に、画像圧縮部４は、量子化（Ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ）を行う。このとき、量子化テーブルを最適化するためには、１フレームに対し、メモリと処理時間が多く消費されるため、図５に示すように、ＪＰＥＧの規格書に記載された標準的なテーブルを使用して、（２）式によって量子化を行う。これにより、メモリと処理時間が多く消費されてしまうことを防止することができる。

次に、画像圧縮部４は、静的ハフマン変換を行う。まず、画像圧縮部４は、ＤＣ成分（Ｓ００）については、前回値（一つ前の区画のＤＣ成分の値）との差分を対象とすることによりＤＣ成分（Ｓ００）をハフマン変換する。そして、ＡＣ成分（Ｓ０１〜Ｓ７７）をＺｉｇｚａｇスキャンの順番でハフマン変換する。このとき、ＤＣ／ＡＣハフマン変換テーブルを最適化するためには、１フレームに対し、メモリと処理時間が多く消費されるため、図６、図７に示すように、ＪＰＥＧの規格書に記載された標準的なＨｕｆｆｍａｎ変換テーブルを使用する。図６、図７に示すＨｕｆｆｍａｎ変換テーブルは、公知のものであるため、ここでは詳細な説明を省略する。

次に、画像圧縮部４は、得られた結果（８×８画素の圧縮結果）を通信部５を介してテスト装置６へ送信する。このとき、画像圧縮部４から８×８画素の圧縮データを通信部５に出力し、通信部５がこの８×８画素の圧縮データをテスト装置６へ送信処理動作を行うのと並行して、画像圧縮部４は、次の８×８画素の圧縮処理を行って、１フレーム分の画像圧縮と圧縮画像の送信処理を行う。これにより、画像圧縮部４内のメモリを多く消費してしまうことを防止することができる。

そして、画像圧縮部４は、フレームバッファ３が新たな画像で更新される度に、前述した処理動作を繰り返し行い、テスト装置６へ圧縮画像を送信する。作業者は、テスト装置６を操作して、カメラユニット１から送信された画像をテスト装置６上の表示装置に表示して目視によって確認したり、記録装置に記録したりする。

このように、小さな区画で独立して処理するようにしたため、テスト装置６から画像送信指示を受けてから最初の区画の送信までの時間を短縮できる。また、通信部５が一区画の画像データを送信中に、画像圧縮部４において次の区画の変換を行うことにより、送信を中断せずに送信を継続することができる。

なお、前述した説明においては、１フレーム分の画像を順に送信する例を説明したが、さらに転送時間を短くする場合は、原画像の所定画素を間引き、原画像の容量を小さくして転送時間を短くするようにしてもよい。また、画像品質を上げる必要がある場合は、画像の周囲など不要部分をトリミングして原画像のサイズを小さくするようにして画像品質を上げるようにしてもよい。この場合もＪＰＥＧ変換後のサイズは変わらず、画像品質を向上させることができる。

また、動画像として送る必要がある場合は、さらに圧縮する必要があるため、原画像を小さくして、連続してＪＰＥＧ圧縮して送信することにより、モーションＪＰＥＧとしてデータを展開するようにしてもよい。また、サービス点検、調整確認の用途のため、基準カーソルをオーバーレイ表示するようにしてもよい。

次に、図８〜図１０を参照して、図１に示すカメラユニット１における画像圧縮率と送信時間の関係について説明する。図８は、カメラ２によって撮像した原画像であり、縦６４８画素、横４９２画素で１画素が８ビットのグレースケールで表現したものである。原画像のサイズは、３１８８１６ｂｙｔｅとなる。図９は、画像圧縮率と送信時間の関係を示す図である。

図９に示すように、ＶＧＡサイズの静止画像１フレームをＯＢＤ−ＩＩのＫ−Ｌｉｎｅで送信するのに６分７．８６秒要していたが、画素間引きなし（Ｓｋｉｐ＝１）、品質高（Ｑｕａｌｉｔｙ＝０）で、１／３程度の２分７．４６秒、画素間引きなし（Ｓｋｉｐ＝１）、品質中（Ｑｕａｌｉｔｙ＝５）で、１／２程度の４２．７２秒、画素間引きなし（Ｓｋｉｐ＝１）、品質低（Ｑｕａｌｉｔｙ＝１）で、１／２０程度の１４．８４秒、画素間引き１（Ｓｋｉｐ＝２）、品質高（Ｑｕａｌｉｔｙ＝０）で、１／２程度の４１．０７秒、周囲トリミング（５１２Ｈ×２４０Ｖ）、画素間引きなし（Ｓｋｉｐ＝１）、品質高（Ｑｕａｌｉｔｙ＝０）で、１／５程度の１分１１．０３秒、周囲トリミング（５１２Ｈ×２４０Ｖ）、画素間引きなし（Ｓｋｉｐ＝１）、品質中（Ｑｕａｌｉｔｙ＝５）で、１／２０程度の２２．５２秒となる。このように、画像を圧縮して送信することにより、画像の圧縮率に比例して送信時間を短くすることができ、ＯＢＤ−ＩＩのＫ−Ｌｉｎｅを使用しても作業に支障のない程度に収めることができる。

図９に示す画像圧縮方法のうち、周囲トリミング（５１２Ｈ×２４０Ｖ）、画素間引きなし（Ｓｋｉｐ＝１）、品質高（Ｑｕａｌｉｔｙ＝０）による画像圧縮の結果を図１０に示す。図１に示す前方監視用のカメラユニット１のように、車両の前方を監視する車載カメラシステムにおいては、自車が走行している車線の路面と、監視すべき対象である先行車（監視すべき対象物）が最低限画像に映っていれば、カメラユニット１のテストを行うことが可能であるため、図１０に示す画像（光軸を中心として周囲をトリミングし、画素を間引いた画像）を送信することが最適である。この画像圧縮による画像の送信時間は、１分程度であり、テストを行うのには適度な時間であり、テスト作業に支障のない範囲とすることができる。

なお、Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｏｎ ＣＡＮ（５００ｋｂｐｓ）での送信ならば、１フレームあたりの送信時間をさらに１／５０にすることができ、動画での転送も可能となる。

以上説明したように、本発明による車載カメラシステムは、前方監視などのカメラユニットと、国際標準のサービス用ＯＢＤ−ＩＩコネクタとテスト装置により構成し、カメラユニットに、ユニットのリソースに最適化された画像圧縮機能と、ＯＢＤ−ＩＩ接続線を用いて画像データを送信する際に、画像データの圧縮処理と送信処理とを並行して行うようにした。これにより、国際標準であるサービス用ＯＢＤ−ＩＩコネクタ経由での信号接続を行うことが可能となり、標準のテスト装置などの機材を使用できると共に、画像を得るためのコネクタを設けることなく、標準的に装備されているＯＢＤ−ＩＩのサービス用コネクタに接続するだけで画像を得ることができるようになる。また、ＪＰＥＧなどの画像圧縮機能を用いて送信するべき画像を画像圧縮して送信するようにしたため、通信速度の遅いＯＢＤ−ＩＩのＫ−Ｌｉｎｅを用いてもテスト作業に支障のない範囲で画像送信を行うことができる。

なお、前述した説明においては、画像圧縮の方法として、ＪＰＥＧを用いる例を説明したが、画像圧縮の方法は、ＪＰＥＧに限らず他の画像圧縮方法を適用してもよい。

また、図２における画像圧縮部４の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより画像圧縮と画像送信を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。

また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

通信速度の遅い通信手段を用いて、画像のようにデータ量の多いデータを送信することが不可欠な用途に適用できる。

１・・・カメラユニット、２・・・カメラ、３・・・フレームバッファ、４・・・画像圧縮部、５・・・通信部、６・・・テスト装置、７、８・・・サービス用コネクタ、９１、９２・・・他の装置

Claims (4)

1. 画像を撮像する撮像手段と、
   ＯＤＢ−ＩＩ接続線を用いて、テスト装置との間で情報通信を行う通信手段と、
   前記撮像手段により撮像された画像を所定画素数の区画分割を行い、前記分割された前記区画の画像毎に画像圧縮を行い、画像圧縮された前記区画の画像を前記通信手段を介して前記テスト装置へ送信する画像圧縮手段と
   を備えたことを特徴とする車載カメラシステム。
2. 前記画像圧縮手段による前記画像圧縮処理と、前記通信手段により圧縮画像の送信処理を並行して行うことを特徴とする請求項１に記載の車載カメラシステム。
3. 前記撮像手段は、車両の前方画像を撮像し、
   前記画像圧縮手段は、前記前方画像から少なくとも自車が走行している車線の路面と、監視すべき対象物が映っている部分が残るように、周囲をトリミングして得られた画像に対して画像圧縮を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の車載カメラシステム。
4. 前記画像圧縮部は、ＪＰＥＧを用いて画像圧縮を行うことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の車載カメラシステム。